CN114713956B - 一种t型结构联接片组件不等厚电阻点焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种T型结构联接片组件不等厚电阻点焊方法，所述上电极为槽形电极，依次进行第一次焊接、第二次焊接、第三次焊接，且焊接电流设置为对称蝶形，所述第一次焊接、第三次焊接的电流数值与焊接时间均相等；在第二次焊接结束前进行锻压。本发明将焊接电流设为对称蝶形，相等热输入量实现焊前预热和焊后缓冷，减小焊接热应力造成的零件变形；本发明将上电极设计成槽型电极，可以以增加联接板散热；本发明在点焊过程维持阶段且熔核冷却凝固开始前，提前实施锻压，保证锻压与熔核收缩同步进行，可以彻底消除点焊熔核内部缩孔及裂纹，保证了焊点内部质量，具有较好的实用性。

Description

一种T型结构联接片组件不等厚电阻点焊方法

技术领域

本发明属于T型零件结构电阻点焊的技术领域，具体涉及一种T型结构联接片组件不等厚电阻点焊方法。

背景技术

T型结构联接片组件是航空发动机上的典型产品，其制造的精度直接影响发动机的重要特性。因此，对联接片组件焊接有严格要求。联接片组件焊接作为最后一道工序，焊后无加工余量，因此对变形控制要求严格，更不允许焊接部位内部产生裂纹和缩孔，否则联接片组件无法承受交变载荷。

联接片组件焊接通常采用钎焊和点焊两种加工方式，其中钎焊的输出热量过大、热影响区过宽、焊接变形严重，无法达到焊后对称度、平面度不大于0.1mm的设计要求，很难从工艺参数上对焊接质量进行有效控制，无法从根本上避免焊接变形现象，造成零件报废。联接片组件一般采用常规电阻点焊方法，然而，因T型结构零件厚度相差过大，容易导致熔核偏移，特别对于这种1+6mm的电阻点焊。熔核偏移会直接导致焊接强度降低、联接可靠性变差，熔核内部也容易形成缩孔及裂纹，甚至底板焊漏、穿透。而产生这种缺陷的主要原因是不同厚度板材在点焊时，由于上下板电流场分布不对称，结合面与两电极的距离不同，导致两板产热、散热的条件也不同，致使温度场分布也不对称，导致熔核偏向厚板，偏移结果使结合面上熔核尺寸小于熔核最大直径，并且熔核内部也容易形成缩孔及裂纹，从而降低了焊点强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种T型结构联接片组件不等厚电阻点焊方法，旨在解决上述问题。

本发明主要通过以下技术方案实现：

一种T型结构联接片组件不等厚电阻点焊方法，所述T型结构联接片组件包括联接片和底板，且联接片和底板上分别对应设置有上电极、下电极，所述上电极为槽形电极，依次进行第一次焊接、第二次焊接、第三次焊接，且焊接电流设置为对称蝶形，所述第一次焊接、第三次焊接的电流数值与焊接时间均相等；在第二次焊接结束前进行锻压。

为了更好地实现本发明，进一步地，在第二次焊接结束前，在点焊过程维持阶段且熔核冷却凝固开始前，实施锻压，保证锻压与熔核收缩同步进行，将锻压时间提前50～100ms。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述第一次焊接的焊接电流为1～2KA，且焊接时间为20～50ms，预压压力为2～3kN；所述第二次焊接的焊接电流为2～3KA，且焊接时间为50～100ms，焊接压力为4～6kN；所述第三次焊接的焊接电流为1～2KA，且焊接时间为20～50ms，锻压压力为2～3kN。

为了更好地实现本发明，进一步地，将酸洗后的联接片嵌入上电极的电极槽中，且与底板一并装入上电极、下电极之间，采用左右两侧固定、上下电极压紧的方式进行焊接。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述上电极的电极槽的两侧分别设置有绝缘层，以防止分流。

为了更好地实现本发明，进一步地，焊接材料为高温合金GH3030，且焊接厚度为1+6mm。

传统的顺序加压模式为：预压阶段在电极压力作用下逐渐压溃和压碎接触表面上的氧化膜，形成稳定的物理接触点；焊接阶段，通电电流导致接触点逐渐增多并不断扩大，继续加热，出现熔化点到逐渐扩大形成熔核；锻压阶段对焊点重新施加二次压力，减小内部气孔、缩孔；维持阶段确保熔核完全冷却凝固为止；休止阶段去除压力，焊接结束。

针对传统的顺序加压模式电阻点焊内部容易产生气孔、缩孔及裂纹等缺陷，本发明打破电阻点焊传统的预压、焊接、锻压、维持、休止的顺序加压模式。并提出了“提前增压，超前锻压”的新理念，具体思路如下：在二次焊接电流结束前发出指令施加锻压，即锻压提前到二次焊接电流结束前，时间为-100～-50ms，在电阻点焊阶段结束前增加锻压压力，即在点焊过程维持阶段熔核冷却凝固开始前，提前实施锻压，其目的是保证锻压与熔核收缩同步进行，可以彻底消除点焊熔核内部缩孔及裂纹，最终将上面的联接板与下面的底板点焊成一体，保证焊点内部质量。

本发明的有益效果：

(1)本发明将焊接电流设为对称蝶形，第一次焊接、第三次焊接的电流数值与焊接时间均相等，相等热输入量实现焊前预热和焊后缓冷，减小焊接热应力造成的零件变形，最大限度降低热输入对焊接变形的影响；

(2)本发明将上电极设计成槽型电极，可以增加联接板散热，调整熔核偏移，确保结合面上熔核尺寸等于熔核最大直径，从而提高焊点强度；

(3)本发明将上面的联接板插入专用上电极并与底板一并装入上电极、下电极之间，采用“左右两侧固定、上下电极压紧”的方式，控制焊后X、Y两个方向的收缩、减小角变形和弯曲变形，在电极成型槽两侧增加绝缘层，可以避免分流，提高焊接质量，具有较好的实用性；

(4)本发明在点焊过程维持阶段且熔核冷却凝固开始前，提前实施锻压，其目的是保证锻压与熔核收缩同步进行，可以彻底消除点焊熔核内部缩孔及裂纹，最终将上面的联接板与下面的底板点焊成一体，保证了焊点内部质量，具有较好的实用性；

(5)本发明焊接后的联接片组件的对称度不大于0.1mm，平面度不大于0.1mm，焊接变形小、点焊压痕浅，熔核无偏移、气孔及裂纹，焊接精度高、质量稳定，产品合格率能够达到100％，避免了常规电阻点焊接内部有气孔裂纹缺陷、熔核偏移，局部有焊漏、穿透，造成零件报废的技术缺陷，解决了常规焊接工艺复杂、热变形严重的问题。本方法适用于任意不同材料不同厚度的电阻点焊加工，具有较好的实用性。

附图说明

图1为本发明的焊接结构示意图；

图2为T型结构联接片组件的俯视图；

图3为实施例1～实施例3的焊接结构的X射线检测图；

图4为比实施例4、实施例5、实施例3的焊接结构的X射线检测图；

图5为实施例6、实施例7、实施例3的焊接结构的X射线检测图；

图6为实施例8、实施例9、实施例3的焊接结构的X射线检测图；

图7为实施例10、实施例11、实施例3的焊接结构的X射线检测图。

其中：1-联接片、2-底板、3-上电极、4-下电极。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

一种T型结构联接片组件不等厚电阻点焊方法，如图1、图2所示，所述T型结构联接片组件包括联接片1和底板2，且联接片1和底板2上分别对应设置有上电极3、下电极4，所述上电极3为槽形电极。利用电阻点焊将上面的联接片1与下面的底板2焊成一体。焊接材料为高温合金GH3030，焊接厚度为1+6mm，其中联接片1和底板2的厚度分别为6mm、1mm。

将酸洗后的联接片1嵌入上电极3的电极槽中并与底板2一并装入上电极3、下电极4之间，采用“左右两侧固定、上下电极4压紧”，控制焊后X、Y两个方向的收缩、以减小角变形和弯曲变形。电极槽两侧增加绝缘层，避免分流，减小熔核直径，降低焊接强度。

在焊接过程中，依次进行第一次焊接、第二次焊接、第三次焊接，且焊接电流设置为对称蝶形，所述第一次焊接、第三次焊接的电流数值与焊接时间均相等，等量热输入实现焊前和焊后热平衡，减小焊接热应力造成的零件变形；在第二次焊接结束前进行锻压，在点焊过程维持阶段且熔核冷却凝固开始前，实施锻压，保证锻压与熔核收缩同步进行，将锻压时间提前50～100ms。

本发明将锻压提前到二次焊接电流结束前，时间为-100～-50ms，在电阻点焊阶段结束前增加锻压压力，即在点焊过程维持阶段熔核冷却凝固开始前，提前实施锻压，保证锻压与熔核收缩同步进行，彻底消除内部缩孔及裂纹，最终将上面的联接板与下面的底板2点焊成一体，确保焊接强度及可靠性。

按照上述方法并根据表1、表2的参数试验得到实施例1～实施例11，测试结果如表3所示。

对比实施例1～实施例3，在焊接时间、压力一定的情况下，通过调整焊接电流进行工艺试验，分析焊接电流对焊点成型的影响，如图3所示，试验发现当第一次焊接与第三次焊接的焊接电流相同且整体呈对称蝶形时，焊点熔核直径适中，焊点强度可靠。

对比实施例3～实施例5，在焊接电流、压力一定的情况下，通过调整焊接时间进行工艺试验，分析焊接时间对焊点成型的影响，如图4所示，试验发现当第一次焊接与第三次焊接的焊接时间相同且整体呈对称蝶形时，焊点熔核直径适中，焊点强度可靠。

对比实施例3、实施例6、实施例7，在焊接时间、焊接电流一定的情况下，通过调整焊接压力进行工艺试验，分析焊接压力对焊点成型的影响，如图5所示，试验发现当第一次焊接与第三次焊接的焊接压力相同且整体呈对称蝶形时，焊点熔核直径适中，焊点强度可靠。

对比实施例3、实施例8、实施例9，在焊接电流、时间、压力一定的情况下，通过调整锻压时间进行工艺试验，分析锻压提前时间对焊点成型的影响，如图6所示，试验发现实施例3的点焊性能最佳，将锻压提前到二次焊接电流结束前，且提前时间为-100～-50ms时，可以彻底消除内部缩孔及裂纹，确保了焊接的强度及可靠性。

对比实施例3、实施例10、实施例11，在焊接电流、时间、压力以及锻压提前时间一定的情况下，通过调整点焊电极进行工艺试验，分析点焊电极对焊点成型的影响。如图7所示，上电极3设计成槽型电极，可以增加联接板散热，在电极槽两侧增加绝缘层，可以避免分流，增加熔核直径，保障焊接强度。

在优选的试验条件下，本发明焊接后的联接片1组件的对称度不大于0.1mm，平面度不大于0.1mm，焊接变形小、点焊压痕浅，熔核无偏移、气孔及裂纹，焊接精度高、质量稳定，产品合格率能够达到100％，避免了常规电阻点焊接内部有气孔裂纹缺陷、熔核偏移，局部有焊漏、穿透，造成零件报废的技术缺陷，解决了常规焊接工艺复杂、热变形严重的问题。本方法适用于任意不同材料不同厚度的电阻点焊加工，具有较好的实用性。

表1

表2

实施例	锻压提前时间	点焊电极
			实施例1	-100～-50ms	上电极为槽型，且电极槽两侧增加绝缘层、下电极为圆柱型
实施例2	-100～-50ms	上电极为槽型，且电极槽两侧增加绝缘层、下电极为圆柱型
			实施例3	-100～-50ms	上电极为槽型，且电极槽两侧增加绝缘层、下电极为圆柱型
实施例4	-100～-50ms	上电极为槽型，且电极槽两侧增加绝缘层、下电极为圆柱型
			实施例5	-100～-50ms	上电极为槽型，且电极槽两侧增加绝缘层、下电极为圆柱型
实施例6	-100～-50ms	上电极为槽型，且电极槽两侧增加绝缘层、下电极为圆柱型
			实施例7	-100～-50ms	上电极为槽型，且电极槽两侧增加绝缘层、下电极为圆柱型
实施例8	0～50ms	上电极为槽型，且电极槽两侧增加绝缘层、下电极为圆柱型
			实施例9	-50～0ms	上电极为槽型，且电极槽两侧增加绝缘层、下电极为圆柱型
实施例10	-100～-50ms	上、下电极均为圆柱型
			实施例11	-100～-50ms	上电极为槽型、下电极为圆柱型

表3

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种T型结构联接片组件不等厚电阻点焊方法，所述T型结构联接片组件包括联接片（1）和底板（2），且联接片（1）和底板（2）上分别对应设置有上电极（3）、下电极（4），所述上电极（3）为槽形电极，其特征在于，依次进行第一次焊接、第二次焊接、第三次焊接，且焊接电流设置为对称蝶形，所述第一次焊接、第三次焊接的电流数值与焊接时间均相等；在第二次焊接结束前进行锻压；

在第二次焊接结束前，在点焊过程维持阶段且熔核冷却凝固开始前，实施锻压，保证锻压与熔核收缩同步进行，将锻压时间提前50~100ms；

所述第一次焊接的焊接电流为1~2KA，且焊接时间为20~50ms，预压压力为2~3kN；所述第二次焊接的焊接电流为2~3KA，且焊接时间为50~100ms，焊接压力为4~6kN；所述第三次焊接的焊接电流为1~2KA，且焊接时间为20~50ms，锻压压力为2~3kN。

2.根据权利要求1所述的一种T型结构联接片组件不等厚电阻点焊方法，其特征在于，将酸洗后的联接片（1）嵌入上电极（3）的电极槽中，且与底板（2）一并装入上电极、下电极（4）之间，采用左右两侧固定、上下电极（4）压紧的方式进行焊接。

3.根据权利要求2所述的一种T型结构联接片组件不等厚电阻点焊方法，其特征在于，所述上电极（3）的电极槽的两侧分别设置有绝缘层，以防止分流。

4.根据权利要求1所述的一种T型结构联接片组件不等厚电阻点焊方法，其特征在于，焊接材料为高温合金GH3030，且焊接厚度为1＋6 mm。